Sử dụng phần mềm Creo 2.0 và Moldflow 2010 để thiết kế và phân tích sản phẩm pot

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 8 - Bảng “Model Properties”sẻ được hiện ra trong mục “Material” ta click chọn “Change” trong mục nhỏ “Unit” để thiết lập đơn vị mới.. Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 29

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 1

Bước 1: Chọn modun

- Sử dụng modun part solid để thực hiện quá trình thiết kế sản phẩm

- Đặt tên là “luoc” và bỏ Check “Use default templete” sau đó nhấn OK

- Chọn đơn vị để vẽ là “mmns-part-solid”

Bước 2: Vẽ Sketch

- Trong môi trường sketch thiết kế sản phẩm với kích thước như sau:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 2

Bước 3: Extrude Sketch vừa mới tạo ra

- Extrude cái sketch mà ta vừa vẽ với bề dày là 5mm

Bước 4: Round các góc với góc là 10mm

Bước 5: Dựng mặt phẳng DMT 1: Đi qua hai đầu lược ban đầu được tạo ra

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 3

Bước 6: Dựng mặt phẳng DMT 2 ngay trên đỉnh full round cách mặt phẳng DTM

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 4

Bước 9: Gọi lệnh Pattern sau đó Pattern theo đường Cuver Chọn mặt phẳng DTM 2 Sau đó vẽ đường curve:

Bước 10: Gọi lệnh Extrude để thiết kế lỗ lục giác để treo lược lên tường mỗi khi không sử dụng:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 5

Yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ của sản phẩm:

- Bền, đẹp, đơn giản

- Chãi tóc không bị gãy răng

- Kích thước răng đều

- Màu sắc phân bố đều

Sản phẩm sau khi được thiết kế hoàn chỉnh

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 6

1 Vật liệu:

Ta chọn nhựa PP (Polypropylene) Vì nhựa PP có đặc tính:

- PP là chất dẻo trong suốt, không màu, không vị

- Có độ bền kéo, độ ổn định cao

- Là chất dẻo có trọng lượng nhẹ

- Dễ cháy, khó dán

- Mức độ tinh thể hóa: 56 – 63%

- Không hòa tan trong dung môi hữu cơ ở nhiệt độ thường

Điều kiện gia công:

- Nhiệt độ chảy: 220 – 2800 °C

- Áp suất phun lên tới 1800 bar

- Nhiệt độ khuôn: 200 – 800 °C, thường là 500 °C Mức độ kết tinh được

xác định bởi nhiệt độ khuôn

- Tốc độ phun: theo nguyên tắc thì tốc độ phun phải nhanh để khử nội ứng xuất Nếu bề mặt chi tiết xuất hiện khuyết tật thì nên sử dụng tốc độ phun

chậm nhưng ở nhiệt độ cao

- Tỷ trọng nhựa:

- Đặc điểm của vật liệu nhựa là tương đối nhẹ Tỷ trọng của các vật liệu nhựa thường dao động từ 0,9 – 2,0 gram/cm3 Nói chung nhựa nhẹ bằng ½ nhôm, nhẹ hơn từ 5 – 7 lần so với sắt, thép, đồng… Đặc biệt các loại nhựa khi gia công thành sản phẩm xốp có tỷ trọng rất thấp (0,02 – 0,1 gram/cm3

và có độ truyền nhiệt rất nhỏ Đối với nhựa, độ kết tinh cao thì tỷ trọng cao, tỷ trọng có liên quan đến độ bền, uốn của sản phẩm

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 7

Trọng của một số loại nhựa

2 Kiểm tra khối lượng:

Thiết lập đơn vị:

- File/ Prepare/ Model Properties:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 8

- Bảng “Model Properties”sẻ được hiện ra trong mục “Material” ta click chọn “Change” trong mục nhỏ “Unit” để thiết lập đơn vị mới

- Ta click “New” để tạo đơn vị mới Ví dụ ta đặt tên đơn vị mới là “thong” sau đó thiết lập các đơn vị cho nó trong mục “Units” như hình bên dưới

- Sa khi tạo sang ta chọn nó và Click “Set” để chấp nhận đơn vị vừa mới thiết lập.Khi đó phần mền sẻ xuất hiện hộp thoại “Changing Model units” với 2 lựa chọn:

 Convert Dimenstions ( For example 1” becomes 2,54mm): bạn có muốn quy đổi 1 ich thành 2,54mm hay không

 Interprect dimenstions (For example 1” becomes 1mm) : Bạn có muốn quy đổi 1 nich thành 1 mm hay không

Do khi thiết kế ta đã quy định cho bản vẽ là hệ đơn vị mm nên ta chọn “Convert Dimenstions ( For example 1” becomes 2,54mm)”

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 9

- Sau khi Set đơn vị xong ta chọn “Close” Ta sẻ được đơn vị như ta đã Set

- Qua trang Analysis ta chọn Mass Properties Sau đó Click vào biểu tượng mắt kính để xem khối lượng sản phẩm:

- Qua kiểm tra ta thấy khối lượng của sản phẩm là 26,93 gram

- Thể tích của sản phẩm là 26,93 cm3

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 10

- Nạp sản phẩm cần tính độ dày vào (sản phẩm của chúng ta ở đây là “lược chải tóc” )

- Mở lệnh: Analysis/Thickness Phần mềm sẻ hiện ra bảng sau:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 11

Ta chọn thiết lập các thông số cho bảng thông báo như sau:

+ Ta chọn mặt phẳng thiết lập bề dày sản phẩm ( FRONT:F3 DATUM PLANE) + Check vào ô max và nhập giá trị tùy ý (ở đây nhập = 10) sao cho ở phần ô bên dưới phần >=Max hiện YES

+ Check vào ô min và nhập giá trị tùy ý (ở đây nhập = 4) sao cho ở phần ô bên dưới phần <=Min hiện YES

- Nơi màu đỏ của chi tiết là nơi có thể dày hơn giá trị mình nhập

- Nơi màu xanh của chi tiết là nơi có thể mỏng hơn giá trị mình nhập

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 12

- Nếu ta nhập giá trị lớn hơn giá trị Max và nhỏ hơn giá trị Min ( max = 25, min = 3):

- Ở phần ô bên dưới >=Max hiện NO

- Ở phần ô bên dưới <=Min hiện NO

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 13

Như vậy sẽ không có vùng màu đỏ và vùng màu xanh trên chi tiết sẽ không xuất hiện, chứng tỏa là không có bề dày nào lớn hơn hay nhỏ hơn cái thông số mình đưa ra

Ý nghĩa của việc kiểm tra:

- Trong kỹ thuật làm khuôn nhựa, chiều dày đồng đều của sản phẩm đảm bảo cho nó không bị công vênh do sự co ngót không đồng đều

- Việc kiểm tra chiều dày sản phẩm giúp ích cho quá trình phân tích CAE sau này

- Ảnh hưởng đến độ cứng vững và tính thẩm mỹ của chi tiết

- Việc đảm bảo sản phẩm có bề dày đồng đều là rất quan trọng vì thời gian đông cứng của nhựa lỏng là khác nhau ở những phần có bề dày khác nhau Khi không thể đảm bảo được điều này thì các hỏng hóc trên bề mặt rất có khả năng sảy ra

 Một khi nhận thấy sản phẩm không đủ bền thì ta có thể :

 Tăng bề dày ( nếu nó thật sự không quá dày)

 Dùng vật liệu khác có tính bền cao hơn

 Tạo các gân tăng cứng hoặc các góc lượn để tăng bền

Kết luận:

Bề dày lớn nhất của chi tiết là cán cầm, bề dày nhỏ nhất của sản phẩm là răng lược

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 14

 Để tính toán góc thoát khuôn ta có thể dựa vào bảng Góc vát và Chiều cao vát:

Góc thoát khuôn = arctag ( )

 Dùng Creo 2.0 để tính góc thoát khuôn cho sản phẩm

- Cách mở khuôn trong Creo

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 15

- Đưa sản phẩm vào:

- Kiểm tra góc thoát khuôn: Trong trang Analysis chọn “Mold Analysis”

- Trong Model “Mold Analysis” mục Type ta chọn “Dalft Check”

- Click mũi tên đen và chọn vào chi tiết

- Tùy theo chi tiết mà ta chọn góc thoát khuôn cho khuôn: (từ 0,25° đến 3°)

- Mục “Mininmum Clearance” Ta nhập vào ở đây giá trị nhỏ nhất của góc thoát khuôn Theo tính toán với chi tiết này ta chọn góc thoát khuôn nhỏ nhất là 2

- Click và “Computer” để hiện thị kết quả:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 16

- Những vùng có màu hồng thì góc thoát khuôn có là 2°

- Như vậy riêng đối với sản phẩm này vì bề dày nhỏ nên có thể bỏ qua góc thoát khuôn

 Ý nghĩa của việc kiểm tra:

Kiểm tra góc vát khuôn để việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn sau này được thuận tiện Hạn chế được phế phẩm

Kết luận:

Góc thoát khuôn rất cần trong việc chế tạo khuôn đối với sản phẩm lớn Nhưng đối với sản phẩm này thì không cần góc thoát khuôn vì bề dày của nó nhỏ

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 17

Ý nghĩa của hệ số co rút vật liệu:

Hệ số co rút vật liệu là phần trăm thể tích mà vật liệu bị co lại khi bị nung nóng so với khi làm nguội Biết được hệ số co rút vật liệu để thiết kế thể tích lòng khuôn phù hợp (thể tích lòng khuôn phải lớn hơn so với thể tích chi tiết để bù trừ khi vật liệu nguội bị co rút)

Áp dụng hệ số co rút vào sản phẩm:

Mở môi trường manufacturing và chọn đơn vị

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 18

Load sản phẩm vào

Chọn cách kiểm tra hệ số co rút phôi Shrink by Scale: Tính hệ số co rút theo tỉ lệ Shrink by Dimension: Tính hệ số co rút theo kích thước

- Ở đây ta chọn tính hệ số co rút của sản phẩm theo tỉ lệ “Scale”

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 19

Chọn trục toạ độ và chọn kiểu tính hệ số co rút phôi và nhật vào giá trị

Nhập vào hệ số co rút phôi của nhựa PP và 0.8% và OK

- Vật liệu PP có hệ số co rút là 0,8 % (theo sách thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa - 1994 của Vũ Hoài Ân) Thể tích nhựa pp thực tế cần cung cấp để cho ra 1 sản phẩm lược là 26.93cm3

Vì vậy thể tích lòng khuôn cần phải thiết kế là:

26.93cm3+ 8x10-3 x 26.93cm3= 27.145cm3

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 20

 Chọn môi trường tách khuôn

Trong môi trường Manufaturing chọn thẻ Mold Cavity

Chọn đơn vị là: mmns_mfg_mold

 Click chọn Reference Model, sau đó click chọn mở sản phẩm muốn tách khuôn

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 21

 Tạo phôi

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 22

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 23

 Tạo mặt phân khuôn Parting Surface bằn lệnh Fill

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 24

 Xác định mặt phân khuôn

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 25

Click chọn mặt phân khuôn

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 26

2 nữa khuôn được tạo ra

 Click Mold Component để nhận 2 nữa khuôn mình vừa mới tạo ra

 Sau khi có được 2 nữa khuôn ta chọn “Mold Opening” để chọn khoảng

mở khuôn

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 27

 Sau khi nhập vào khoảng tách khuôn ta được khuôn của sản phẩm được

tách như sau:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 28

Sản phẩm sau khi đã được tách khuôn hoàn chỉnh

 Sau khi ta tách khuôn hoàn chỉnh ta dùng lệnh “ Parteen” để tạo thêm 1 bên khuôn cho sản phầm nữa để mỗi một lòng khuôn có 2 sản phẩm

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 29

Đưa đối tượng vào môi trường phân tích

 Vào File > Import: Hộp thoại Import xuất hiện, dẫn đến file chứa đối tượng cần đưa vào phân tích (Đối tượng được vẽ trong phần mềm Pro ENGINEER và được lưu dưới dạng File igs)

 Sau đó, chọn Open, hộp thoại xuất hiện với 3 lựa chọn:

 Ta lựa chọn Solid (3D) Sau đó chọn OK, hộp thoại Import – Creat/Open

Project xuất hiện:

 Đặt tên cho Project và chọn thư mục lưu Sau đó, ta chọn OK, chi tiết được đưa vào môi trường MoldFlow

Cách chia lưới sản phẩm lược chải đầu :

Chia lưới cho sản phẩm hợp lý:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 30

 Trên thanh Toolbars, chọn Mesh > Generate Mesh

 Hộp thoại Generate Mesh xuất hiện:

Giá trị chiều dài cạnh ( Global edgle length ), giá trị dung sai (IGES merge tolerance ) được nhập như bản trên

 Sau đó chọn Mesh Now để tạo lưới cho mô hình :

 Chờ đến khi xuất hiện thông báo Mesh complete thì chọn OK

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 31

 Chọn lại Mesh > Generate Mesh

 Chọn tab Tetra Refinement

 Nhập giá trị số phần tử trong chiều dày của sản

phẩm trong ô: Minimum number of elements

through thickness

 Chọn Mesh Now

 Chờ đến khi xuất hiện thông báo Mesh

complete lần nữa thì chọn OK

Được kết quả như hình:

Chia lưới sản phẩm

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 32

Chia lưới cho sản phẩm

 Chọn phương pháp ép phun nhựa nhiệt dẻo:

Chọn Analysis > Set Molding Process > Thermoplastics Injection

Molding

 Chọn vấn đề phân tích là tìm vị trí cổng phun

Chọn Analysis > Set Analysis Sequence > Gate Location

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 33

 Chọn vật liệu cho sản phẩm

 Chọn Analysis > Select Material

 Hộp thoại Select Material xuất hiện chọn vật liệu nhựa thích hợp

 Để tìm kiếm các loại nhựa khác thì nhấn Search và Chọn tên nhà sản xuất trong Manufacturer và chọn tên thương mại của vật liệu trong Trade

name và Family Abbreviation

 Để xem chi tiết về loại nhựa được chọn thì nhấn Details

 Chọn được loại nhựa thích hợp thì nhấn OK

 Việc chọn vật liệu này càng phù hợp với vật liệu thức tế thì kết quả

phân tích càng chính xác

 Cài đặt thông số mô phỏng quá trình ép phun

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 34

Chọn Analysis > Process Setting Wizard > xuất hiện hộp thoại Process

Setting Wizard để ta nhập các thông số mô phỏng

 Điều chỉnh thông số máy ép chọn Edit và điều chỉnh các thông số cho

phù hợp với catalog của máy thực tế

 Mold surface temperature: nhiệt độ khuôn

 Melt temperature: nhiệt độ nhựa

 Number of gates: số lượng gate

 Để điều chỉnh một vài thông số về lực kẹp và áp suất phun tối đa nhấn vào

Advanced options

 Thiết lập xong thông số thì kết thúc ta chọn OK

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 35

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 36

Kết quả:

 Với kết quả này, ta thấy vùng màu xanh da trời ở phần đuôi sản phẩm là vùng thích hợp nhất để đặt cổng phun, còn những vùng màu đỏ là những vùng mà nếu ta đặt vị trí miệng phun thì sự điền đầy nhựa vào sản phẩm

sẽ kém nhất và các khuyết tật sẽ xuất hiện nhiều nhất Thứ tự ưu tiên đặt

vị trí cổng vào nhựa là từ màu xanh da trời đến màu đỏ theo cột bên phải

 Quá trình Gate Location sẽ cho ta vùng đặt vị trí cổng phun thuận lợi và

dễ dàng nhất cho quá trình điền đầy nhựa vào khuôn và chất lượng sản phẩm tốt nhất Nếu đấy là vùng mà ta nhận thấy dễ dàng thiết kế cổng phun thì ta nên chọn vùng này để đặt cổng phun vào nhựa

 Tuy nhiên còn tuỳ thuộc vào đặc tính thẩm mỹ, cách bố trí lòng khuôn

mà ta quyết định vị trí đặt cổng phun cho sản phẩm

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 37

1 Chọn vị trí cổng phun

Sau khi phân tích CAE bằng phần mềm Moldflow 2010 Dựa vào kết quả nhận được từ phần mềm thì vị trí đặt cổng phun tốt nhất là vùng màu xanh da trời ở phần đuôi sản cọ xung quanh vị trí lỗ treo Nhưng để đảm bảo cho việc điền đầy

dễ dàng ta chọn vị trí cổng phun ở nơi dày nhất, và sản phẩm không yêu cầu cao

về mặt thẩm mỹ Nên ta chọn vị trí cổng là chỗ giữa ở phần thân , nơi dày nhất của sản phẩm và vị trí này theo kết quả phân tích CAE cũng khá tốt

Kết quả thu được (cổng vào nhựa)

2 Kiểm tra đường hàn

Sau khi phân tích CAE bằng phần mềm Moldflow 2010 Dựa vào kết quả nhận được từ phần mềm thì ta có thể quan sát được khuyết tật đường hàn trên sản phẩm như hình sau:

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 38

Nhận xét:

 Đường hàn xuất hiện nhiều ở các vị trí 1, 2 như hình vẽ

 Đường hàn ở các vị trí 1, 2, 3 không ảnh hưởng nhiều đến độ cứng của sản

phẩm và tính thẩm mỹ của sản phẩm

 Đường hàn ở các vị trí 3 tuy không ảnh hưởng nhiều đến tính thẩm mỹ (vì

kích thước đường hàn nhỏ) nhưng bề dày của sản phẩm ở vị trí đó thì

mỏng khi xuất hiện đường hàn thì sẽ làm cho sản phẩm chỗ đó dễ bị gãy

khi sử dụng

Kết luận:

Đường hàn ở vị trí số 3 xuất hiện là do dòng nhựa khi đi qua lỗ chia thành nhiều

rãnh nhỏ các rãnh này tản nhiệt rất nhanh khi nhựa mới điền đầy vào làm nhiệt độ

thấp hơn nhiệt độ chảy lỏng của nhựa (mất nhiệt do truyền nhiệt với thành

khuôn…) làm cho dòng chảy không trộn lẫn vào nhau được nên xuất hiện đường

hàn Để giảm hoặc làm mất đường hàn ở vị trí này thì có các phương pháp:

 Thay đổi áp suất phun về lớn hơn: phương pháp khả thi vì đường hàn sẽ

không xuất hiện ở vị trí 2, đồng thời không ảnh hưởng đến khả năng điền

đầy sản phẩm, giúp giút ngắn quá trình ép

 Thay đổi vị trí cổng phun về gần vị trí đường hàn số 2 : phương pháp này

không khả thi vì đường hàn sẽ xuất hiện ở các vị trí xung các răng khác

của lược, đồng thời ảnh hưởng đến khả năng điền đầy sản phẩm

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 39

3 Kiểm tra sự tập trung bọt khí

Sau khi phân tích CAE bằng phần mềm Moldflow 2010 Dựa vào kết quả nhận được từ phần mềm thì ta có thể quan sát được sự tập trung bọt khí trên sản phẩm như hình sau:

Nhận xét:

 Sự tập trung bọt khí xuất hiện nhiều ở các vị trí các đầu răng của lược

 Sự tập trung bọt khí xuất hiện nhiều ở các vị trí này là nhiều nhất vì chúng

ở xa vị trí cổng phun nên không khí bị dồn nén về đó là nhiều nhất nhưng cũng không ảnh hưởng nhiều đến yêu cầu thẩm mỹ

 Sự tập trung bọt khí xuất hiện ở các vị trí khác là nhỏ lại không ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của sản phẩm, vì vậy ta không cần phải khắc phục

Kết luận:

Sự tập trung bọt khí là do không khí ở trong khuôn không được đẩy hết ra khỏi khuôn khi phun nhựa vào mà bị kẹt lại trong khuôn hoặc do tốc độ phun nhựa quá nhanh làm cho không khí bị lẫn vào trong dòng nhựa và nhựa không thoát ra kịp thời

 Sự tập trung bọt khí xuất hiện nhiều ở vị trí đầu các răng Những vị trí này gần với mặt phân khuôn vì vậy để giảm bớt hoặc làm mất sự tập trung bọt

ở những vị trí này thì ta nên thiết kế chính xác hệ thống thoát khí ở mặt phân khuôn

Thí nghiệm Khuôn Ép Nhựa 40

 Fill time: Thời gian để điền đầy sản phẩm là: 1.414s

 Pressure at V/P switchover: Áp suất phun tối đa là 31.14 Mpa

Nhận xét: Cho ta thấy tầm quan trọng của việc lựa chọn quá trình Gate Location (Tìm vị trí miệng phun tốt nhất ) trước khi ta đi vào thiết kế hệ thống kênh dẫn cho hợp lý nhất Ngoài ra, nó còn cho ta biết được các thao tác để mô phỏng quá trình Fill ( Quá trình điền đầy ) cũng như các kết quả của các quá trình Fill như thời gian điền đầy, áp suất phun, rỗ khí, lực kẹp của máy cũng và đường hàn của sản phẩm sau khi kết thúc quá trình phun nhựa